bài thuyết trình về xúc tác quang hóa tio2

XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 GVHD: DIỆP KHANH XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2  Nôôi Dung I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TIO2 II CẤU TRÚC, PHÂN LOẠI XÚC TÁC QUANG TIO2 III ỨNG DỤNG CỦA TIO2 IV CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 V PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG TIO2 VI ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TiO2 -TiO2 là một chất bán dẫn, tồn tại ở dạng bột màu trắng tuyết ở điều kiện thường, đun nóng lại có màu vàng Tinh thể TiO2 có độ cứng cao, khó nóng chảy (Tnc =18700C) XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TiO2 - Xúc tác quang TiO2 là xúc tác được hoạt hóa bởi sự hấp thụ ánh sáng TiO2, , hυ Vd: HCHO + 3/2 O2 CO2 + H2O  TiO2 dùng làm xúc tác quang dị thể thỏa đk sau: - Có hoạt tính quang hóa - Có lượng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng cực tím nhìn thấy XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TiO2  Xúc tác quang nano TiO2: - Xúc tác quang TiO2 kích thước nano - Xúc tác quang TiO2 vật liệu nano (composit): gồm cacbonnanotubes (CNT) và TiO2 + CNT: cacbon nano đa lớp (MWNT) và cacbon nano sợi (CNF) XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 II CÁC DẠNG CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦATiO2 - Titandioxit (TiO2) là chất bán dẫn, có cấu trúc tinh thể gồm dạng thù hình chính: anatase, rutile và brookite Rutile Anatase 6Brookite XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2  Tính chất của xúc tác quang TiO2 -TiO2 bền mặt hóa học, độc hại, không phản ứng với nước, acid vô loãng, kiềm, amoniac và các hợp chất hữu - Tính xúc tác quang - Có tính oxi hóa mạnh các chất hữu bề mặt đó có khả tự làm sạch, diệt khuẩn, chống rêu mốc XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2  Tính chất của xúc tác quang TiO2 - Tính siêu thâm ướt XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 III CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2  Giải thích chế: - Khuếch tán các chất tham gia phản ứng từ pha lỏng khí đến bề mặt xúc tác - Hấp phụ các chất tham gia phản ứng lên bề mặt chất xúc tác - Khi được chiếu sáng có lượng photon (hυ) thích hợp, lớn lượng vùng cấm Egb (hυ ≥ Egb ), tạo các cặp electron (e- ) và lỗ trống (h+ ) hυ + TIO2 → e- + H+ Các e được chuyển lên vùng dẫn, các lỗ trống ở lại vùng hoá trị 10 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2  Giải thích chế: -Khi đó, các electron ở vùng dẫn chuyển đến nơi có các phân tử có khả nhận electron  quá trình khử xảy e- + O2 → *O2- (gốc ion superoxit) - Còn các lỗ trống chuyển đến nơi có các phân tử có khả cho electron (D)  quá trình oxy hoá xảy H+ + H2O → *OH + H+  Gốc *O2- và *OH mới sinh có tính oxj hóa rất mạnh Chúng oxj hóa các hợp chất hữu bám trân bề mặt xúc 11 tác thành H2O và CO2 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DỤNG Ứng dụng rộng rãi công nghệ vật liêu, hóa học và thực phẩm - Pha chế tạo màu sơn, màu men, mỹ phẩm 12 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DỤNG - Diệt vi khuẩn, virus, nấm mốc - Tiêu diệt các tế bào ung thư 13 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DUNG - Vật liệu tự làm sạch : gạch lát nền, cửa kính, sơn tường, xe ô tô, sản phẩm sứ vệ sinh, sản phẩm phòng tắm , nhà bếp,… 14 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DỤNG - Xử lý nước và không khí bị ô nhiễm 15 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DUNG - Hấp thụ tia tử ngoại  Làm vật liệu chống tia tử ngoại - Sản suất pin mặt trời quang điện hóa - Chế tạo các linh kiện điện tử 16 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 V CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG TiO2 Phương pháp Phương pháp axit sulfuric Phương pháp clo hóa  Ngoài ra, có quy trình sản xuất TiO2 axit HCl đậm đặc và phương pháp dùng amoniflorua để flo hóa quặng ilmenite, phương pháp dung nhiệt, phương pháp oxi hóa trực tiếp 17 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 Phương pháp axit sunfuric Phân hủy tinh quặng bằng H2SO4 Tách Fe khỏi dung dịch Thủy phân: tạo H2TiO3 Nung H2TiO3 18 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 Thủy phân dung dịch TiCl Phương Pháp Thủy phân pha khí Clo hóa Đốt TiCl4 19 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 Ưu Điểm - Chỉ dùng loại hóa chất là H2SO4 Phương - Có thể dùng nguyên liệu có pháp hàm lượng titan oxit thấp, rẻ axit tiền sunfuric Nhược Điểm - Quy trình phức tạp - Thải nhiều sunfat sắt và axit loãng - Khâu xử lí chất thải khá phức tạp và tốn - Chi phí đầu tư lớn - Lượng khí thải - Khí Clo được thu hồi và dùng lại Phương - Thành phẩm được sử dụng pháp rất rộng rãi ngành sơn, Clo hóa giấy, plastic, vv… - Sản phẩm phụ là clorua sắt được sử dụng - Phản ứng ở nhiệt độ cao đó tốn nhiều lượng - Bình phản ứng phải chống lại được sự ăn mòn của HCl có 20 mặt của nước XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 VI ƯU – NHƯỢC CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2  Ưu điểm - Có tính quang hóa cao - Bền mặt hóa học Không bị biến đổi quá trình xúc tác - Ít độc hại - Giá thành thấp - Không bị phân hủy quá trình quang hóa xúc tác ZnO, CdS, GaP,…  Nhược điểm -Xúc tác quang TiO2 có độ rộng vùng cấm hẹp (3.2eV-3.5 eV) vùng ánh sáng tử ngoại (UV) - Cặp electron-lỗ trống có xu hướng tái hợp lại với 21 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 VI ƯU – NHƯỢC CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 - Tuy nhiên nhược điểm đó không là vấn đề khoa học tổng hợp xúc tác quang TiO2 ở dạng nano ( biến tính) Tăng khả quang - Nhờ có tính hóa của TiO2 ưu việt của ống vùng ánh sáng khả nano cacbon (CNT) kiến Tăng độ bền độ dẫn điện tốt, độ hấp nhiệt, hàm lượng phụ cao, đường kính với bề mặt và giảm kích kích thước nano,… trước của TiO2 22 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2  DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM Trần Thị Thùy Dung Trần Quốc Cường Lâm Văn Đài Hồ Văn Bự Trần Anh Chiến Nguyễn Viết Đại Trần Thành Đôi Tăng Tiến Dũng Võ Văn Trường Định 10 Trần Văn Đệ 23 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 24 [...]... QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DỤNG - Xử lý nước và không khí bị ô nhiễm 15 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DUNG - Hấp thụ tia tử ngoại  Làm vật liệu chống tia tử ngoại - Sản suất pin mặt trời quang điện hóa - Chế tạo các linh kiện điện tử 16 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 V CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG TiO2 Phương pháp chính Phương pháp axit sulfuric Phương pháp clo hóa. .. ngành sơn, Clo hóa giấy, plastic, vv… - Sản phẩm phụ là clorua sắt ít được sử dụng - Phản ứng ở nhiệt độ cao do đó tốn nhiều năng lượng - Bình phản ứng phải chống lại được sự ăn mòn của HCl khi có 20 mặt của hơi nước XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 VI ƯU – NHƯỢC CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2  Ưu điểm - Có tính quang hóa cao - Bền về mặt hóa học Không bị biến đổi trong quá trình xúc... - Giá thành thấp - Không bị phân hủy trong quá trình quang hóa xúc tác như ZnO, CdS, GaP,…  Nhược điểm -Xúc tác quang TiO2 có độ rộng vùng cấm hẹp (3.2eV-3.5 eV) chỉ trong vùng ánh sáng tử ngoại (UV) - Cặp electron-lỗ trống có xu hướng tái hợp lại với nhau 21 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 VI ƯU – NHƯỢC CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 - Tuy nhiên nhược điểm đó giờ đã không còn là... đã tổng hợp xúc tác quang TiO2 ở dạng nano ( biến tính) Tăng khả năng quang - Nhờ có các tính năng hóa của TiO2 trong ưu việt của các ống vùng ánh sáng khả nano cacbon (CNT) như kiến Tăng độ bền độ dẫn điện tốt, độ hấp nhiệt, hàm lượng trên phụ cao, đường kính với bề mặt và giảm kích kích thước nano,… trước của TiO2 22 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2  DANH SÁCH THÀNH VIÊN... Ngoài ra, còn có quy trình sản xuất TiO2 bằng axit HCl đậm đặc và phương pháp dùng amoniflorua để flo hóa quặng ilmenite, phương pháp dung nhiệt, phương pháp oxi hóa trực tiếp 17 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 Phương pháp axit sunfuric 1 2 3 4 Phân hủy tinh quặng bằng H2SO4 Tách Fe ra khỏi dung dịch Thủy phân: tạo ra H2TiO3 Nung H2TiO3 18 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 Thủy phân dung dịch... bám trân bề mặt xúc 11 tác thành H2O và CO2 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DỤNG Ứng dụng rộng rãi trong công nghệ vật liêu, hóa học và thực phẩm - Pha chế tạo màu sơn, màu men, mỹ phẩm 12 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DỤNG - Diệt vi khuẩn, virus, nấm mốc - Tiêu diệt các tế bào ung thư 13 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 IV ỨNG DUNG - Vật liệu tự làm sạch : gạch lát... XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 Thủy phân dung dịch TiCl Phương Pháp Thủy phân trong pha khí Clo hóa Đốt TiCl4 19 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 Ưu Điểm - Chỉ dùng 1 loại hóa chất là H2SO4 Phương - Có thể dùng nguyên liệu có pháp hàm lượng titan oxit thấp, rẻ axit tiền sunfuric Nhược Điểm - Quy trình phức tạp - Thải ra nhiều sunfat sắt và axit loãng - Khâu xử lí chất thải khá phức tạp...XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2  Giải thích cơ chế: -Khi đó, các electron ở vùng dẫn sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng nhận electron  quá trình khử xảy ra e- + O2 → *O2- (gốc ion superoxit) - Còn các lỗ trống sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng cho electron (D)  quá trình oxy hoá xảy ra H+ + H2O → *OH + H+  Gốc *O2- và... NHÓM 1 2 3 4 5 Trần Thị Thùy Dung Trần Quốc Cường Lâm Văn Đài Hồ Văn Bự Trần Anh Chiến 6 Nguyễn Viết Đại 7 Trần Thành Đôi 8 Tăng Tiến Dũng 9 Võ Văn Trường Định 10 Trần Văn Đệ 23 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 24 ... cực tím nhìn thấy XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TiO2  Xúc tác quang nano TiO2: - Xúc tác quang TiO2 kích thước nano - Xúc tác quang TiO2 vật liệu nano (composit):... V PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG TIO2 VI ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TiO2 -TiO2 là một chất bán dẫn, tồn... TÁC QUANG HÓA TiO2  Nôôi Dung I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TIO2 II CẤU TRÚC, PHÂN LOẠI XÚC TÁC QUANG TIO2 III ỨNG DỤNG CỦA TIO2 IV CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 V